山東電網500 kV變電站聲環境影響預測及噪聲控制方案研究

張友泉，張 杰，安 鵬，時洪基，孫寶峰

（國網山東省電力公司，濟南 250001）

山東電網500 kV變電站聲環境影響預測及噪聲控制方案研究

張友泉，張 杰，安 鵬，時洪基，孫寶峰

（國網山東省電力公司，濟南 250001）

分析了變電站環保面臨的主要問題及影響，結合變電站建設特點及主要噪聲問題，提出變電站聲環境評價的步驟。在此基礎上，以山東某新建典型500 kV變電站為例，介紹變電站投運廠界環境噪聲預測方法，分析500 kV變電站運行對廠界環境噪聲的影響，并提出相應的防治措施，為500 kV變電站設計和噪聲防治提供參考。

變電站；聲環境；噪聲預測

0 引言

近年來，伴隨著中國經濟的快速發展，中國的電網發展迅速，規模越來越大，電壓等級越來越高，變電站布點越來越密集。但與此同時，由于公眾對于環保問題的關注逐步增多，要求越來越高，電網項目的環保問題已成為公眾關注的焦點之一。其實，電網項目工藝流程并不復雜，其環保問題主要分為變電站和線路兩類工程的環保問題。其中，主變壓器的電磁及噪聲影響是變電站最主要的環保問題。變電站的聲源比較簡單，但由于變壓器的噪聲主要以中、低頻噪聲為主［1］，且變電站一般都是全天不間斷工作，如果處理不好變電站的噪聲問題，對變電站周邊居民的影響很大［2］。因此，在一些大型變電站建設項目如500 kV變電站建設的過程中，做好噪聲的預測及防治工作，是電網工程環保工作的重點內容。

1 山東電網500 kV變電站建設特點

山東電網500 kV變電站多數采用典型設計方案。一般變電站總平面布置整體呈矩形。終期規模容量為4臺1 000 MVA主變，主變采用戶外布置，一字型排列位于場地中央。主變前后兩側分別為500 kV配電裝置區及220 kV配電裝置區。500 kV、220 kV配電裝置均采用戶外GIS設備，最大可能縮減變電站占地面積（一般占地面積3.5～4.2 hm2）。以山東電網某新建500 kV變電站為例，該變電站配電裝置按電壓等級分成3列布置，該站大門向南開，站區由西至東依次為：500 kV配電裝置、主變壓器（含35 kV無功補償裝置）、220 kV配電裝置。變電站500 kV線路分南、北方向出線，主接線采用一個半斷路器接線，220 kV線路向東出線，主接線采用雙母線雙分段接線，主控通信樓布置在變電站南部站前區（進大門東側）。進站道路布置在站區南部主變與500 kV配電裝置之間。該500 kV變電站的總平面布置圖見圖1所示。山東電網500 kV變電站通常占地面積很小，布局緊湊，節約了土地。但與此同時，由于占地小，主變壓器距離圍墻較近，噪聲的衰減距離小，很容易造成廠界噪聲超標。

圖1 山東某新建500 kV變電站平面布置圖

2 聲環境評價步驟

變電站的廠界噪聲預測采用HJ 2.4—2009《環境影響技術導則—聲環境》［3］推薦的噪聲模式進行預測計算，并根據GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》及GB 3096—2008《聲環境質量標準》規定的標準對廠界環境噪聲排放及周圍聲環境質量進行預測評價。

1）建立坐標系，確定各聲源和預測點坐標，并根據聲源性質及預測點與聲源之間的距離等情況，把聲源分類簡化成點聲源、線聲源、或者面聲源［3］。

2）計算噪聲從各聲源傳播到預測點的聲衰減量，并進一步由此計算各聲源單獨作用在預測點所產生的A聲級（LAi）。

3）計算聲級［3］。建設項目聲源在預測點產生的等效聲級貢獻值（Leqg）為

式中：Leqg為建設項目聲源在預測點的等效聲級貢獻值，dB（A）；LAi為聲源在預測點產生的A聲級，dB（A）；T為預測計算的時間段，s；ti為i聲源在T時段內的運行時間，s。

預測點的預測等效聲級（Leq）為

式中：Leqg為建設項目聲源在預測點的等效聲級貢獻值，dB（A）；Leqb為預測點的背景值，dB（A）。

4）計算聲傳播衰減［3］。首先計算點聲源的衰減，無指向性點聲源幾何發散衰減的基本公式為

式中：LA（r）為距離聲源r處的A聲級，dB（A）；LA（r0）為參考位置r0處的A聲級，dB（A）。

其次計算面聲源的衰減。設面聲源的長為b，寬為a（b＞a），預測點和面聲源中心距離為r。當r＜a／π時，幾乎不衰減（Adiv≈0）；當a／π＜r＜b／π，距離加倍衰減3 dB左右，類似線聲源衰減特性（Adiv≈10 lg（r／r0））；當r＞b／π時，距離加倍衰減趨近于6 dB（A），類似點聲源衰減特性（Adiv≈20 lg（r／r0））。

3 500 kV變電站噪聲預測評價

3.1 變電站聲環境質量現狀監測

以山東某新建500 kV變電站為例（下述內容均以該變電站為例進行說明），在站址四周設置4個噪聲現狀監測點。聲環境質量監測結果如表1所示。

表1 變電站聲環境質量現狀監測值 dB（A）

由噪聲現狀監測結果可見：該變電站站界周圍的聲環境質量晝間為36.8～38.2 dB（A）、夜間為35.0～35.8 dB（A），晝間、夜間均滿足GB 3096—2008《聲環境質量標準》中2類標準。

3.2 廠界環境噪聲預測

根據變電站的總平面布置，列出變電站的聲源匯總表，詳見表2。

表2 山東某新建500 kV變電站噪聲源

同時，根據聲環境評價的評價范圍，確定原點坐標 （西側圍墻向南延伸500 m、南側圍墻向西延伸500 m后兩條線的垂線的交點），及各聲源的坐標位置，詳見表3。

表3 新建500 kV變電站工程聲源的坐標位置 m

表4 變電站工程噪聲預測主要項目參數 m

根據該變電站的主變的參數，可將單相主變看作4個垂直面聲源進行計算。其在0～5.5／π（0～1.75 m）范圍內不衰減，在5.5／π～12／π（1.75～3.82 m）范圍內類似線聲源衰減特性，在12／π至預測點處類似點聲源衰減特性。該變電站采用的主變距離其2 m處的設備聲源為70 dB（A），因此，在2～3.82 m之間類似線聲源衰減特性，共衰減2.81 dB，在3.82 m至預測點處類似點聲源衰減特性。因此，可將變電站主變簡化為點聲源的計算，r0簡化為3.82 m，此時的LA（r0）＝67.19 dB（A）。低壓電抗器可作為點聲源直接進行計算。

將各參數分別計算至各側圍墻的貢獻值后，將所有貢獻值疊加，計算得出變電站的廠界環境噪聲預測值。預測結果見表5所示。

表5 變電站投運廠界環境噪聲排放預測結果 dB（A）

由表5可知，工程投運后在變電站南北兩側廠界噪聲預測點處的排放值均小于48.5 dB（A），晝、夜間均能夠滿足GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》2類標準。

同時，為了了解變電站建成后的周圍聲環境質量是否產生變化，可將廠界噪聲的貢獻值與環境現狀值疊加。具體結果如表6所示。

表6 變電站投運后廠界外聲環境質量預測 dB（A）

由表6可知，本期工程在變電站的聲環境質量預測值夜間為40.2～48.7 dB（A）、晝間為40.8～48.8 dB（A），均能夠滿足GB 3096—2008《聲環境質量標準》的2類標準。

圖2 變電站廠界環境噪聲排放預測結果

3.3 變電站運行期采取的降噪措施

從聲源上入手進行防治，盡量使用低噪聲設備和工藝。如新建500 kV變電站主變壓器采用的是聲源為70 dB（A）的主變。常規變電站采用的聲源為75 dB（A），若該變電站仍然采用75 dB（A）的主變，其運行期北側的廠界環境噪聲排放將難以滿足GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》的2類標準要求。而當變電站采用聲源為70 dB（A）的主變后，其北側的廠界環境噪聲排放值為48.5 dB（A），能滿足GB 12348—2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準》規定的2類標準。

從傳播途徑上降低噪聲［4］，采用吸聲，隔音，隔振材料降低噪聲［5］，如本工程變電站的北側變壓器北側加裝了防火墻，在一定程度上起到了隔聲降噪的作用。

4 結語

以山東某新建500 kV變電站為例，預測了山東電網典型的500 kV變電站的噪聲影響。由計算結果可知，按照山東電網變電站的典型設計方案，變壓器在選型時，需對設備聲源提出要求，一般要求距離主變2 m處的聲源不大于70 dB（A）。對于個別仍不能滿足標準要求的變電站，可單獨采取加高圍墻、設置噪聲控制區、加裝隔聲墻等措施，保證噪聲達標。

［1］陳秋，李振海.變電站噪聲防治方案研究［J］.電力環境保護，2006，22（3）：49-51.

［2］王遠東，徐祿文，沈加曙.變電站環境噪聲預測研究［J］.環境工程，2012（S1）：179-181.

［3］HJ 2.4—2009 環境影響評價技術導則—聲環境［S］.

［4］楊敏，仲兆平，嚴青，等.220 kV城市戶內變電站聲場模擬與分析［J］.東南大學學報（自然科學版），2010，40（6）：1 226-1 231.

［5］秦建新.建設環保型變電站是城市電網發展的必然趨勢［J］.華北電力技術，2005，40（7）：36-39.

Acoustic Environmental Impact Prediction Noise Control Scheme Study of 500 kV Substations in Shandong Power Grid

ZHANG Youquan，ZHANG Jie，AN Peng，SHI Hongji，SUN Baofeng
（State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

The main problem and the impact of the substation environmental protection are analyzed.According to the characteristics of substation construction and the main noise problems，steps of substation sound environment assessment are proposed.Taking a new typical 500 kV substation in Shandong for example，the method of calculating boundary noise levels of a typical substation is put forward， the influence of substation on environmental noise at the boundary is analyzed， and corresponding prevention measures are proposed，which provide references for the design and noise prevention of 500 kV substations.

substation；sound environment；noise predicting

TM63；X593

A

1007-9904（2017）03-0006-04

2016-10-08

張友泉（1967），男，高級工程師，從事電網規劃、輸變電工程可研管理工作；

張 杰（1982），男，高級工程師，從事電網規劃和輸變電工程可研管理工作；

安 鵬（1981），男，高級工程師，從事電網規劃和電力系統運行分析工作；

時洪基（1985），男，工程師，從事電網規劃和電網項目前期工作；

孫寶峰（1966），男，高級工程師，從事電網規劃和電網項目前期工作。